南陽（yáng）科技小結陳鵬：石墨烯量子點的發展與（yǔ）挑戰

南陽科技小結（jié）陳鵬：石墨烯量子點的發（fā）展與挑戰

石墨烯是近年（nián）來備受關注的一（yī）種新型（xíng）二維碳同素異形體，其獨特的（de）sp2碳原子（zǐ）和高度pi共軛結構在催化、傳（chuán）感器（qì）、能（néng）量轉換和存儲等方麵具有廣闊的應用前景，而石墨烯量子點作為0維納米材料，也具有一些獨特的優（yōu）勢。由（yóu）於量子限製產生的帶隙、良（liáng）好的（de）分散性（xìng）、更豐富的活性位點（邊緣、官能（néng）團、摻雜劑等）、生物相容性、更好的化學和物理性質的可調節性以及生物（wù）分（fèn）子的大小（xiǎo），因（yīn）此GQD被用（yòng）於能量轉（zhuǎn）換和存儲、光電/化學催化等領域，越來越受到人們的關注。已被用於新的應用，靈活的設備，傳感（gǎn）器和顯示器，生物成像（xiàng）和（hé）治療診（zhěn）斷。

最近，新（xīn）加坡南洋理工大學陳鵬（péng）教授（shòu）介紹了GQD合成、性能（néng）控製（zhì）、能量轉換與存儲、催化（huà）、傳感器（qì）以及生物技術中獨特應用的最新（xīn）進展，並展望了該領域（yù）當前的挑戰和前景。關於石墨烯量（liàng）子點（diǎn）的（de）進展：從化學、物理到應用，最近發表在（zài）著名雜誌ADV.Mater上。

以六溴苯/甲苯、檸檬酸（suān）、去甲腎上腺素、1，3，6-三硝基甲苯（běn）和三磷酸腺（xiàn）苷為原料（liào），采用自底向上法製備了量子點。

（c-d）以量子點為發光體的有機（jī）發光二極管（guǎn）（OLED）的物理和電子結構以及偏（piān）壓為13V的電致（zhì）發光（guāng）光譜；

（d）使用紅色GQD/石墨烯/BN納米片作為光電探測器（qì），可以實現從紫（zǐ）外到近紅外的廣泛光電探測。

GQD作為0D納米碳材料，具有許多獨（dú）特的優良性能，可以促進科學和工程（chéng）的發展，但仍存（cún）在一些有待解決的問題和需要克服的挑戰。

（1）為了（le）開發GQD研究的路（lù）線圖，應在該領域內一致地認識到其清晰的定義，並（bìng）且應（yīng）認識到具有類似結構的納（nà）米材料（liào）的獨特性質，此（cǐ）外，由於不同方法製備的GQD在成（chéng）分、尺（chǐ）寸和形狀上的（de）巨大差異，涵蓋了非常（cháng）豐富的（de）化學性質。化學（xué）性質和物理性質。

（2）一（yī）種類型的量子點的成功應用對於（yú）另一種類型的量子點可能是不可行的，因（yīn）此，迫切需要開發合成具有明確特征的量子點的（de）方法，或準確設計量子點的特征，或區別地分離不同的量子點（diǎn）組，以獲得更好、更（gèng）係（xì）統的量子點特征。理解和理解以及更有效的應用（yòng）。

（3）與碳點、半導體量子點、有機染料等熒（yíng）光基團相比，GQD的熒光（guāng）強度和量子產（chǎn）率在成像、顯（xiǎn）示和（hé）熒光傳感方麵（miàn）相（xiàng）對（duì）較低。

（4）量子點可以看作是一（yī）個複雜的巨π共軛分子，其性質受大小、化學基團、摻雜劑、邊緣（yuán）結構、缺陷和形狀等多種因素的影響，如果不精確控製量子點的組成和形態，則很難從實（shí）驗上分（fèn）離（lí）出單個效應（yīng），理論研究也很困難。H可以提供（gòng）重要的指導，目前（qián）對這些因素之間的相互（hù）作（zuò）用（如電子供體和電子受體化學基團的共存以（yǐ）及不同雜原（yuán）子摻雜劑的共存）知之甚少，這些相互作用將帶來新的（de）屬性和新的應用機會。

（5）雖然觀察到（dào）了有趣的現象，但是量子點與其（qí）他納米材料之間異質結的形成還沒有得到徹底的研究，更多的研究（jiū）值得期待。

（6）GQD目前已得到廣泛應（yīng）用，但其應用仍在擴大。近年來（lái），GQD已被用作化（huà）學（xué）合成和轉（zhuǎn）化（huà）的近似均相催（cuī）化劑；GQD已被用於柔性器（qì）件；與其他石墨烯材料一樣，GQD可用於設計和改善其他功能性納米材料的性能；可以想（xiǎng）象，由於其高分散性和獨（dú）特的兩親性PGQD可以作為一種新的表麵活（huó）性劑用於許多領域。

（7）目前，由於（yú）GQD的低成本工業規模合成尚未實（shí）現，許多應用在實（shí）踐中都是不可行的，另（lìng）一方麵，如果我們能夠解決當前的挑戰，並（bìng）充分利用（yòng）GQD理想優勢的獨特組合，則GQD的研究具有很大的潛力。

石墨烯量子點的最新進展：從化學和物理到應用（高級材料，2019，1808283）

通訊作者彭晨教授，新加（jiā）坡南洋理工大學化（huà）學與生物醫學工程學院教授。他主要（yào）研究納米材料在能源和生物（wù）技術領（lǐng）域的應用，在（zài）《先進材料》、《自然通訊》、《安格萬德化學國際版》、《ACS納（nà）米》、《納米信件》、《物理評論信》、《化學學會評論》等國際知名期刊上發表學術論文（wén）200餘篇。他們（men）是英國皇家化學學會的成（chéng）員，也是世界各地備受推崇的科學家。

陳鵬教授的團（tuán）隊在過去五年的石墨烯量子點（diǎn）（GQD）研究中取得了（le）一係（xì）列新的成就，如首次使用GQD特（tè）異性熒光標記和細胞膜上受體的動態跟蹤（ACS Nano，7:6278-6286，2013）；首次使用糖分（fèn）子發（fā）揮GQD及其相關功能。esponding受體（tǐ）（flatchem，5:25-322017）；第一次使用基於熒光的GQD。細胞狀態的光動力學檢測（氧化還原狀態）（acs nano，2016，10，11475-11482）；第（dì）一次開發基於納米孔限製的（de）GQD的高靈敏度電化學分析平台，用於複雜樣品；第一次實現applica。GQD在化學合成催化中的作用（碳（tàn），2018，136，224-233），具有均相和非均相催化劑的優點；首次論證了GQD雙功能全溶液對水納米電催化劑形態（tài）和性能的調節（納米能，2018，48，284-291）；首（shǒu）次係統控製提出了GQD帶（dài）的策略（luè）和光催化分子（zǐ）內（nèi）Z方案的概（gài）念（ACS Nano，2018，12，3523-3532），團隊還重點研究了其他二維材料形成的量子點，撰寫了一篇評論（化學學會評論，2016，45，2239-2262），並在Mxene量子（zǐ）點在（zài）光催化中的應用，近年來，陳鵬（péng）教授的團隊還致力於基於微針貼片的診斷與治療技術（小方法，2017,11700269；自然傳播，2018,94433；先進材料（liào），2017,29:1702243），這（zhè）已被（bèi）媒體廣泛報道。

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